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  • 综采工作面厚硬夹矸水刀脉冲压裂技术研究2020年第12期

    作者:张慧峰

    单位:(陕西小保当矿业有限公司,陕西省榆林市,719302)

    摘 要 针对超长大采高综采工作面厚硬夹矸层影响工作面安全高效回采的问题,采用理论分析、数值模拟和现场试验的方法,研究了煤层夹矸压裂软化机理,研究表明:高压水刀预裂、高压脉动压裂以及采动矿山压力三级耦合破岩,是实现夹矸岩层强度弱化的有效技术手段。通过物理力学试验及数值模拟确定了工作面夹矸压裂的压裂液类型及压裂设计参数。现场应用表明:工作面夹矸压裂之后,吨煤截齿消耗降低40%,油脂消耗降低27%,煤尘降低12%,采煤机运行速度提高35%,实现了工作面的安全清洁高效开采。

    关键词 厚硬夹矸 水力压裂 强度弱化 压裂液

  • 基于统计学原理的锚杆破坏特征分析与巷道修复技术2020年第12期

    作者:张 信1 刘春峰2 许亚栋3 王成功1 李杨杨3

    单位:(1. 山东东山王楼煤矿有限公司,山东省济宁市,272063;2. 临沂矿业集团有限公司,山东省临沂市,276000;3. 山东科技大学矿业与安全工程学院,山东省青岛市,266590)

    摘 要 针对王楼煤矿二采区胶带下山软岩巷道多次修复仍难以维护的问题,通过收集巷道断裂锚杆,基于统计学原理对锚杆断裂位置及断口特征进行统计分析,结合巷道钻孔窥视结果,通过极限平衡方程计算得出巷道围岩塑性区范围,据此进一步分析了巷道围岩运动规律。结果表明:顶煤与顶板分界面附近处煤体破裂严重,其中失效锚杆具有剪切裂纹且发生在拱部的概率约为74.4%,表明拱部受力锚杆以剪切断裂为主,因此,提高顶板处锚杆的抗剪能力是此次返修的关键;巷道表面向内57~1329 mm范围内为巷道围岩的主要相对运动区域,并且在距离巷道表面693 mm处围岩相对运动最为剧烈,这为巷道修复支护参数研究提供了有效依据,并以此制定了现场支护方案。现场应用表明,巷道两帮及顶板变形量均控制在50 mm以内,该方法能有效控制巷道围岩变形,保证了巷道围岩的长期稳定。

    关键词 统计学原理 锚杆断裂 破坏特征 巷道修复 极限平衡方程 围岩运动规律 巷道支护参数 塑性区

  • 基于定量评价方法到界边坡稳定性控制方案优化研究2020年第12期

    作者:王志鹏1 任 鹏2

    单位:(1.应急管理部信息研究院,北京市朝阳区,100029;2.煤炭科学技术研究院有限公司安全分院,北京市朝阳区,100013)

    摘 要 到界边坡稳定性控制是目前露天矿山安全生产面临的重要问题,结合安太堡露天煤矿开采的现状,采用极限平衡稳定分析方法中的毕肖普(Bishop)法、简布(Janbu)法、斯宾赛(Spencer)法以及摩根斯坦-普拉斯(Mogenstern-Price)法对安太堡露天矿北帮到界边坡的稳定性进行分析,确定边坡的稳定状态;基于数值模拟分析和极限平衡分析理论,揭露了边坡岩体的变形破坏机制、变形位移大小及危险区域的具体位置,为在北帮并段台阶处利用削坡减载措施保证边坡稳定提供依据;采用上述方法,分析评价了不同削坡减载方案的岩体边坡稳定性,通过方案对比,选择了技术可行、经济最优的削坡措施,为露天煤矿降本增效、安全生产提供了科学数据。

    关键词 到界边坡 并段台阶 削坡减载 边坡稳定

  • 深部大采高工作面矿压规律研究2020年第12期

    作者:刘建伟 李 磊

    单位:(陕西陕煤黄陵矿业有限公司,陕西省延安市,727307)

    摘 要 以黄陵二号煤矿大采高工作面矿压规律为目标,采用现场调查、理论分析和岩层划分等方法,综合分析大采高工作面顶板特征、矿压分布等,明确生产期间的作业要求。结果表明:418工作面直接顶由上覆细砂岩和粉砂岩组成,其中粉砂岩为关键层,其破断为工作面来压提供力源;来压步距大于22 m时,工作面矿压显现剧烈,支承压力峰值在8~13 m,影响范围约35 m;整个工作面矿压分布分为机头、工作面中部、机尾3部分,并具有一定的持续性。提出了带压拉架、加快推进速度的措施,保证支架与围岩始终形成“顶板-支架-底板”结构,保障黄陵二号煤矿深部大采高工作面的安全高效开采。

    关键词 深部矿井 大采高工作面 矿压规律 矿压分区

  • 六道湾煤矿西翼规划公路下伏采空区治理措施研究2020年第11期

    作者:郭燕敏1 陈 凯2 安兆龙3

    单位:(1. 北京岩土工程勘察院有限公司,北京市朝阳区,100083;2. 新疆大学地质与矿业工程学院,新疆自治区乌鲁木齐市,830046;3.中国地质工程集团有限公司,北京市海淀区,100093)

    摘 要 六道湾煤矿采空区严重影响了乌鲁木齐市区的生态环境和城市基础建设,笔者从研究区地质条件的角度出发,对六道湾煤矿西翼规划公路下伏采空区的治理措施进行了研究,并通过钻孔、孔内波速测井以及室内岩块穿透声波法对治理效果进行了检测。研究结果表明:研究区下伏采空区可划分为稳定区、基本稳定区、不稳定区,治理总面积65637.4 m2;对浅部塌陷坑填土可以采用强夯处理方案,深部采空区可以采用全充填注浆法进行治理;岩体的横波波速均大于250.0 m/s,强夯处理后浅层回填土的地基承载力特征值fak≥160 kPa,各项检测指标均满足设计相关要求。

    关键词 六道湾煤矿 急倾斜采空区 治理措施 稳定性 效果检验

  • 基于综合物探方法的煤矿老空水分布范围精细探测2020年第11期

    作者:江微娜1,2

    单位:(1. 中煤科工集团重庆研究院有限公司,重庆市九龙坡区,400039;2.瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室,重庆市九龙坡区,400039)

    摘 要 煤矿水害是矿井主要灾害之一,其中最严重的就是老空区水害。瞬变电磁法具有体积效应小、分层能力强、对低阻反映灵敏等优点,高密度电法具有纵向分辨率高、探测效率高、数据信息量丰富等优势,综合运用瞬变电磁法和高密度电法,能够较好地划分积水及富水区域,有效探测采空富水区的范围。实际应用表明,根据井田的特点,在瞬变电磁探测的基础上,采用高密度电法测深对重点区域进行针对性探测,探测结果相互验证,基本查明了勘探范围内3号煤层低阻异常区,有效探明了煤矿老空水的位置和分布范围,明显提高了探测结果的可靠性及精度,为矿方今后防治水工作提供了可靠的地质依据,确保了工作面安全回采。

    关键词 综合物探方法 煤矿老空水 分布范围 精细探测 瞬变电磁法 直流电法 煤矿防治水

  • 综放工作面采空区遗煤分布规律模拟试验研究2020年第11期

    作者:李文涛1 刘志文1 史建设1 傅 琦1 刘 鹏2

    单位:(1.甘肃华亭煤电股份有限公司东峡煤矿,甘肃省华亭市,744100;2.中国矿业大学安全工程学院,江苏省徐州市,221116)

    摘 要 矿井煤自燃不仅造成大量的煤炭资源损失,而且严重威胁煤矿的安全生产。针对厚煤层的地质特点,构建了综放工作面采空区遗煤厚度分布模拟试验系统,研究了工作面倾角对采空区遗煤分布规律的影响。结果表明对缓倾斜和急倾斜工作面,遗煤厚度从采空区高位处到低位处逐渐增大,且倾角越大增大的趋势越明显;由此确定了不同倾角条件下,采空区遗煤厚度的分布函数。

    关键词 煤自燃 急倾斜煤层 综放工作面 采空区 遗煤厚度分布

  • 近距离煤层综放工作面覆岩稳定性分析及巷道布置优化2020年第10期

    作者:黄海龙1 冯宇峰2

    单位:(1.国家煤矿安全监察局,北京市东城区,100013;2.应急管理部信息研究院,北京市朝阳区,100029)

    摘 要 为保障近距离采空区下特厚煤层安全开采,以西部某矿实际开采条件为工程背景,采用数值模拟和现场实践的方法,分析了近距离煤层综放工作面覆岩空间结构的稳定性,并据此对巷道布置进行了优化。研究结果表明:3-5号特厚煤层综放工作面回采可导致上覆50 m厚的覆岩关键层破断,致使工作面发生大面积来压;为有效避开近距离上煤层遗留区段煤柱集中应力的影响,下煤层工作面回采巷道需内错布置。现场实践证明,内错35.4 m时,动压显现明显减少,可以保证矿井安全开采。

    关键词 近距离煤层 综放工作面 覆岩稳定性 巷道布置 特厚煤层 动压显现 安全开采

  • 熔覆铜合金再制造技术修复立柱缸体的研究与应用2020年第10期

    作者:马忠昌

    单位:(国家能源集团宁夏煤业矿山机械制造维修分公司,宁夏回族自治区银川市,750021)

    摘 要 液压支架立柱在煤矿井下使用一段时间后,立柱缸体内壁会出现不同程度的麻斑剥落、深浅不等的针孔、拉痕,这些缺陷导致立柱产生内泄,表现出初撑力不够。这些缺陷一旦形成,液压缸体在使用中会加速缺陷的进一步扩大,造成密封圈损坏导致密封失效。为了保证使用质量,液压支架升井大修时通常采用更换新缸体,维修成本居高不下,形成系统性浪费。笔者分析了液压立柱缸体损坏的原因,详细介绍了熔覆铜合金再制造技术工艺及技术参数。实际应用表明,通过该工艺修复的缸体内表面能够大幅度提高缸体抗腐蚀和耐磨性能,提高缸体的使用寿命,降低维修成本。

    关键词 熔覆铜合金 再制造技术 立柱缸体修复 液压支架

  • 超声波和地震映像在矿井巷道空腔勘察中的应用2020年第10期

    作者:华照来1 石增武1 李志勇2

    单位:(1. 榆北曹家滩矿业有限公司,陕西省榆林市,719000;2. 北京中矿大地地球探测工程技术有限公司,北京市海淀区,100036)

    摘 要 针对陕北榆神矿区曹家滩煤矿矿井巷道涌水情况及存在的问题,为有效探查出巷道壁后空间介质分布情况及空腔等安全隐患,提出了超声波和地震映像法为主的综合物探技术手段;两种方法在探测深度和探测精度上优势互补,解决了单一物探方法存在多解性的不足,可在井下巷道壁后开展地层介质破碎、松软以及是否存在空腔的评价预测。通过综合探测圈定出1批综合物探异常,通过分类分级评价,在重点异常区采用钻探进行异常验证,结果表明钻探结果与物探异常吻合较好。

    关键词 超声波法 地震映像法 物探多解性 综合物探技术

  • 砂岩力学特性与本构方程2020年第10期

    作者:姜永东1 谢英亮1 沈 平2 杨启军2 邹 勇2 覃旭东2 何清锋2

    单位:(1.重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室,重庆市沙坪坝区,400044;2.四川川煤石洞沟煤业有限责任公司,四川省广元市,628211)

    摘 要 采用MTS815岩石力学测试系统和CT机对高围压下砂岩的变形规律和断裂特征进行了试验研究,得到岩石应力应变全过程曲线。研究表明,岩石变形规律分为初始压密、弹性变形、应变硬化、应变软化4个阶段;随围压的增高,岩石的强度和残余强度增大,峰值应力点对应的轴向应变、横向应变增大,弹性变形阶段增长,岩石呈脆性-塑性-延性转变;三轴压缩试验试件破坏形式为剪切破坏,且破裂面与水平方向的夹角随围压的增高而减小。根据岩石的变形规律,对邓肯-张(Duncan-Chang)本构方程进行了改进,改进的本构方程能更好地描述岩石的变形特性。

    关键词 砂岩 应力应变 邓肯-张模型 岩石断裂

  • 煤层注水班次接替阶段表面活性剂的复配优选2020年第9期

    作者:陈学习 张东许 魏 超 孙际宏

    单位:(华北科技学院安全工程学院,河北省三河市,065201)

    摘 要 为了探讨煤层注水班次接替阶段表面活性剂的复配优选,通过沉降试验研究了脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠、磺化琥珀酸二辛酯钠盐、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基二甲基苄基氯化铵单体润湿性能和利用静滴法测定单体与煤粉的接触角,试验得出,随着含水率的增大,润湿效果在大浓度下有所减小、在小浓度下有所提高。通过复配试验得出,磺化琥珀酸二辛酯钠盐和十二烷基磺酸钠在复配比例为1∶2、复配剂质量分数为0.2%时,即可达到十二烷基磺酸钠单体在沉降试验的最佳效果和磺化琥珀酸二辛酯盐单体在接触角试验的最佳效果。

    关键词 表面活性剂 含水率 沉降试验 接触角

  • 大南湖二矿爆破振动影响分析及边坡稳定性研究2020年第9期

    作者:赵锦生1 闫 杰2 李 超1 李 伟2

    单位:(1.国家能源集团神华国能大南湖二矿,新疆自治区哈密市,839000;2.煤炭科学技术研究院有限公司安全分院,北京市朝阳区,100013)

    摘 要 为研究大南湖二矿南帮长期受爆破振动影响情况及边坡稳定性状况,在南帮布置15个监测点进行爆破振动监测。通过对爆破振动数据分析,研究了爆破距离与振动速度的关系,以及爆破振动对南帮岩体的影响范围和爆破作用对南帮边坡安全系数的影响。研究结果显示,根据振动衰减规律,在爆破距离小于350 m时边坡振动明显;爆破振动对边坡岩体的水平影响范围为152.50~173.10 m,垂直影响深度为25.00~74.81 m;爆破振动对边坡安全影响较大,安全系数随振动变动而变动,最大振动波时其稳定性最低为1.033。爆破作用下边坡出现瞬时稳定性降低现象,可以满足临时边坡安全。

    关键词 爆破振动 振动影响范围 边坡稳定性 衰减规律

  • 煤层钻孔加载前后截割特性对比研究2020年第9期

    作者:刘 波1 张晓宇2 田 莹2,3

    单位:(1.神华蒙西煤化股份有限公司棋盘井东区项目部,内蒙古自治区鄂尔多斯市,017000;2.辽宁工程技术大学机械工程学院,辽宁省阜新市,123000;3.山东科技大学机械电子工程学院,山东省青岛市,266590)

    摘 要 为提高采煤机破煤效率,采用EDEM软件建立仿真模型,以破煤率、平均截割阻力、平均截割比能耗为定性评价指标,分析滚筒截割有无钻孔煤层及不同地应力煤层的截割特性。结果表明:在煤层中加载钻孔,可以减小采煤机滚筒平均截割阻力、降低平均截割比能耗,增加破煤率。当采煤机滚筒截割10 MPa地应力煤层时,截割加载钻孔煤层的截割力、截割比能耗相对于截割无加载钻孔煤层分别减小3.814%、24.272%,破煤率增加5.87%;当采煤机滚筒截割15 MPa地应力煤层时,截割加载钻孔煤层的截割力、截割比能耗相对于截割无加载钻孔煤层分别减小5.676%、30.747%,破煤率增加6.48%;当采煤机滚筒截割无加载钻孔煤层时,截割15 MPa地应力煤层的截割力、截割比能耗相对于截割10 MPa地应力煤层分别增加18.364%、63.434%,破煤率减小8.42%;当采煤机滚筒截割有加载钻孔煤层时,截割15 MPa地应力煤层的截割力、截割比能耗相对于截割10 MPa地应力煤层分别增加16.072%、30.747%,破煤率降低7.81%。

    关键词 煤层钻孔 截割特性 EDEM 地应力 滚筒采煤机

  • 浅埋深薄基岩煤层连续采煤机开采顶板管理技术研究2020年第8期

    作者:杜 涛

    单位:(中国煤炭科工集团太原研究院有限公司,山西省太原市,030006)

    摘 要 针对浅埋深薄基岩煤层条件下连续采煤机开采顶板难以管理的问题,为保障安全高效开采,系统分析了煤柱支护、人工强制放顶、充填开采等顶板管理技术在该开采工艺条件下的技术原理与效果,研究了上述不同顶板管理方式的优缺点,并在张家峁5-2号煤层残采区联合应用煤柱支护与人工强制放顶技术管理顶板。结果表明,留设煤柱及人工强制放顶方式各有优缺点,在现场应用时根据实际地质条件和开采工艺组合应用不同的顶板管理方式可满足现场需求;连续采煤机充填开采能有效防止顶板大面积垮落,显著提高工作面回采率,同时能减少甚至避免地表沉陷。

    关键词 浅埋深煤层 连续采煤机 顶板控制 充填开采 水力压裂 卸压爆破

  • 8.8 m超大采高综采面机电安装成套设备研发和应用2020年第8期

    作者:刘建良 赵 波

    单位:(国家能源集团神东煤炭集团开拓准备中心,陕西省榆林市,719315)

    摘 要 为了适应超大采高综采面对管线安装高度、安装速度的要求,国家能源集团神东煤炭集团通过对超大采高工作面管线安装工艺、安装方式、安装速度的深入调研和分析,重新开发并应用了管道切割除锈刷漆一体机、管道自动焊接机、防爆管道吊运车、防爆预埋孔钻车、防爆升降平台车、防爆管道抓举车6种机电安装特种作业装备,详细介绍了6种装备的主要技术参数、结构组成与工作原理以及应用情况及效果。通过在国家能源集团神东煤炭集团上湾煤矿的实际应用表明,6种装备实现了超大采高工作面的管线的快速安装,保障了超大采高智能综采面的正常接续,取得了良好的应用效果。

    关键词 8.8 m超大采高 智能综采面 机电安装 成套设备 快速安装

  • 浅埋薄基岩重复采动条件下“两带”高度发育规律实测研究2020年第8期

    作者:冉星仕1 于秋鸽2,3

    单位:(1.神木县隆德矿业有限责任公司,陕西省榆林市,719316;2.天地科技股份有限公司开采设计事业部,北京市朝阳区,100013;3.煤炭科学研究院有限公司开采研究分院,北京市朝阳区,100013)

    摘 要 为了研究浅埋薄基岩重复采动条件下覆岩“两带”高度发育规律,以隆德煤矿实际地质采矿条件为工程背景,采用理论计算、现场实测的分析方法研究了隆德煤矿101工作面单一煤层开采及209工作面重复采动条件下的“两带”高度发育规律。研究结果表明:浅埋薄基岩煤层单一工作面开采的垮采比为5.34~5.64,裂采比16.31~16.66,与理论值相近,厚及巨厚坚硬岩层对导水裂缝隙带发育具有抑制作用;重复采动条件下,上部煤层的垮采比增大,下部煤层垮采比减小,现行采煤规范中重复采动条件下的“两带”高度计算公式忽略了两层煤的相互影响;隆德煤矿浅埋薄基岩条件下101、209工作面重复开采的导水裂缝隙带高度约为90.31~99.95 m,裂采比为22.58~24.99。

    关键词 浅埋薄基岩 重复采动 两带高度 发育规律 安全开采

  • 准备工作面走向断层探测技术的应用研究2020年第8期

    作者:王海波1 魏著霖2 焦 阳3 窦文武3

    单位:(1.山西汾西矿业(集团)有限责任公司双柳煤矿,山西省吕梁市,033303;2.山西三晋华易矿井技术服务有限公司,山西省太原市,030006;3.山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司技术研究院,山西省晋城市,048006)

    摘 要 走向断层的发育对煤矿准备工作面的布置和回采影响巨大,为准确探明地质构造,以山西华晋吉宁煤业2107准备工作面为试验现场,优选先进的Summit Ⅱ Ex 防爆槽波地震仪,合理布置检波器孔和炮孔,开展槽波地震反射法勘探及相关研究。结果表明:选取1100 m/s的槽波速度、140Hz的槽波主频和115~150Hz的槽波频谱区间进行处理和计算,本试验共探测出2处反射异常界面,分别推断为2107准备工作面附近F7和F5断层的漂移,经钻探验证,探测效果良好,另外,2107回风巷已掘巷道的反射同相轴也十分清晰,间接证明了槽波地震反射法探测空巷的可行性。

    关键词 准备工作面 走向断层 槽波反射法勘探 空巷探测

  • 8.8 m超大采高综采工作面支架选型应用及顶板管理研究2020年第7期

    作者:冀宏波 李玉福

    单位:(国家能源集团神东煤炭集团上湾煤矿,内蒙古自治区鄂尔多斯市,017209)

    摘 要 针对8.8 m超大采高综采工作面开采强度高、顶板活动剧烈、管理难度大的问题,基于上湾煤矿12402综采工作面的顶板管理技术,对工作面矿压规律进行预测、对工作面支架的选型以及现场顶板安全管理体系进行了阐述分析。结果表明,采用类比法预测工作面回采矿压参数和规律能够满足超大采高工作面应用所需;强制放顶、擦顶移架法、超前拉架法等常规工艺在8.8 m超大采高情况下仍然有效,施工中形成的顶板安全管理体系保障了超大采高工作面的安全高效生产。

    关键词 8.8 m超大采高工作面 综采工作面 顶板管理 顶板安全 矿压规律预测

  • 加载速率影响下裂隙细砂岩力学特性试验研究2020年第7期

    作者:于利强1,2 邓 亮2 回新冬2 曹志国1 周保精1

    单位:(1.国家能源集团煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室,北京市昌平区,102211;2.中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室,江苏省徐州市,221116)

    摘 要 天然岩石含多种原生缺陷,受工程扰动影响易促使载荷速率发生变化,为确保岩体工程的稳定性,需对加载速率及裂隙影响下的岩石力学特性进行研究。以均质细砂岩试样为研究对象,试样中央预制0°~90°贯通裂隙,通过单轴压缩试验和声发射试验研究加载速率影响下的裂隙砂岩力学性质变化规律。结果表明:相同裂隙倾角下,试样的抗压强度、峰值应变以及弹性模量均与加载速率呈正相关关系;加载速率对岩石力学性质的强化效应具有区间性,低数量级时加载速率的作用程度明显高于高数量级时。砂岩试样的力学性质受控于裂隙倾角α,随着α的增加,试样峰值强度先增加后减小,并在α=15°时达到最低值。声发射计数特征能够准确反映砂岩试样的破坏过程,岩石加载过程中,声发射计数经历“剧烈-平静-剧烈”的过程,且随着加载速率的增加,加载前期尤其是峰值强度前记录到的明显声发射事件数降低。

    关键词 加载速率 裂隙倾角 单轴压缩 力学性质 声发射